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长征二号F遥十二运载火箭搭载神舟十二号载人飞船,在酒泉卫星发射中心点火发射,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。《开学第一课》如期开播,主题为:用理想照亮未来,在此次《开学第一课》上,神舟十二号航天员刘伯明用毛笔挥毫写下“理想”二字。那么问题来了,太空中一切物体都处于完全失重状态,为什么还可以用毛笔写字呢?
传统的钢笔、圆珠笔也能用吗?铅笔能用吗?
我们先来说钢笔、圆珠笔和铅笔。
传统的钢笔、圆珠笔必须依靠重力将墨水漏入笔尖,而在太空中钢笔中的墨水、圆珠笔中的油处于完全失重状态,对接触处没有压力,墨水无法流入笔尖,因而无法使用。
铅笔虽然可以正常书写,但微小的导体石墨粉可能带来灾难性的后果。
对于刘伯明在太空中为什么可以用毛笔写字?我们要从毛笔写字原理入手:
毛笔上面吸收了墨水,在笔尖与纸张接触的时候,墨水就从笔尖转移到了纸上。为什么只有当毛笔接触到纸张时,墨水才发生转移,而未接触纸张时,就不转移呢?
这就要从墨水与笔毛之间的力说起。
既然毛笔可以留住墨水,那么一定有一个“力”来克服重力,这个“力”会是什么呢?
这就是毛细现象。
毛细现象是指,将一根毛细管浸入液体中,相比管外液面,管内液面会自发向上或向下发生移动。但不是所有液体和毛细管都能产生粘附的效果,只有当液体能够浸润毛细管时,才能粘附的效果,产生粘附作用究其本质的原因是分子间的作用力。如图3所示,水能浸润玻璃,因此会被吸附在容器边缘,呈现一个液面边缘上升的现象,而水银不可以。
所以,由于毛笔的材料属于兽毛,成分是蛋白质,能够像玻璃一样可以被水浸润。由于分子间相互作用不受重力影响,毛细现象在空间站里面可以发生,于是毛笔在失重条件下,就可以吸入墨水,并正常书写了。
据说,神舟十三号发射升空时,航天员翟志刚带了文房四宝进驻空间站,期待他创作出与地面上一样精美的书法作品。